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リアプロジェクションテレビ（RPTV ）は、大画面 テレビ表示技術の一種です。2006 年頃までは、比較的手頃な価格の 100 インチ（250 cm）までの大画面テレビのほとんどがリアプロジェクション技術を使用していました。そのバリエーションとして、同様の技術を使用してスクリーンに投影するビデオプロジェクターがあります。
プロジェクションテレビには3種類の投影システムが使用されています。CRTリアプロジェクションテレビは最も初期のもので、40インチを超えた最初のテレビでしたが、サイズが大きく、近距離では画像が鮮明ではありませんでした。新しい技術には、DLP（反射型マイクロミラーチップ）、LCDプロジェクター、レーザーテレビ、LCoSなどがあります。これらは最大1080pの解像度の高精細ビデオを表示でき、例としては、ソニーのSXRD（シリコンクリスタル反射ディスプレイ）、JVCのD-ILA（デジタルダイレクトドライブイメージライトアンプ）、MicroDisplay CorporationのLiquid Fidelityなどがあります。[1]
背景と歴史
必要性
テレビの初期の頃、ブラウン管技術は非常に限られていました。それは、何世紀にもわたってほとんど変わっていない従来のガラス吹き工法に依存していました。管は非常に高い真空を保つ必要があったため、ガラスには相当の圧力がかかっていました。このことと、当時のブラウン管の偏向角が低かったこととが相まって、奥行きを増やさずにブラウン管の実用サイズを制限していました。[2]許容できる奥行きのテレビキャビネットに水平に取り付けることができる実用最大のブラウン管は、約 9 インチでした。12 インチのブラウン管も製造できましたが、長すぎるため、垂直に取り付けてキャビネット上部の斜めの鏡で見る必要がありました。1936 年、英国政府は英国放送協会を説得し、当時としては[a]の高解像度テレビ放送サービスを開始しました。[b]英国政府がこの動きを推し進めた主な動機は、ブラウン管製造施設を設立することであり、予想される第二次世界大戦が現実のものとなった場合、ブラウン管製造施設が不可欠であると信じていました。
管の形状の異常による偏向信号を補正する機能はまだ開発されておらず、歪みを最小限に抑えるためには画面サイズに比べて比較的長い管を作る必要がありました。しかし、管面は空気圧に耐えられるように凸型にする必要があったため、見かけの偏向中心が画面の曲率中心とほぼ一致した場合に限り、問題は軽減されました。このため、画面サイズに比べて比較的長い管が必要でした。これらの管に使用された加速電圧は、後の基準からすると非常に低く、12 インチの管でも 5,000 ボルトの供給電圧でしか動作しませんでした。初期の白色蛍光体は後の製品ほど効率的ではなく、これらの初期のテレビは薄暗い照明の中で見る必要がありました。
解決
1937年、フィリップスとHMVはロンドンのラジオリンピアショーで、同じMS11 [c]フィリップス/ムラード[d]管を使用した25インチの画面サイズのテレビを展示しました。[3]これらはショーの前に広告キャンペーンの対象となり、大きな関心を集めました。テレビの背面には4インチの画面が映し出されていました。+1 ⁄ 2インチの管を、保護のため 2 枚のガラスに挟まれた 25 インチのエッチングされたセルロイド スクリーンに投影しました。管のサイズは、フラット スクリーンで作成できる最大の管であるという事実によって決まりました。この時点では、スクリーンの曲率中心がミラーの曲率中心とほぼ同じ場所にあると、湾曲したスクリーンの方が光学的に優れていることは認識されていませんでした。管はキャビネットの底部に垂直に取り付けられ、スクリーンは凹面鏡に向かって下向きに向けられ、凹面鏡はキャビネット上部の斜めのミラーに向かって画像を上向きに反射し、25 インチ スクリーンに投影しました。管ミラー ボックスの上部には、収差を補正するためのシュミット レンズ[e]がありました。管面の画像の約 100 倍の面積を持つスクリーンを照らすために画像を拡大する必要があったため、管上の画像は非常に明るくなければなりませんでした。必要な明るさを実現するために、管は 25,000 ボルトの加速電源で駆動されました。 [f]管の型式番号からもわかるように、蛍光体は緑色で、当時の白色蛍光体よりも一定のビーム電流でより明るかった。
残念ながら、フィリップスとHMVはどちらも初日の午後までにブラウン管が故障したため、展示から撤去しなければならなかった。これらのセットを購入した顧客は、ブラウン管が数週間以上持たないことがほとんどであることを知ってがっかりした（テレビ放送は1日1時間しかなかったことを念頭に置いておく）。1937年11月までに、フィリップスは、需要が供給を上回って入手が困難になりつつあった保証期間中にブラウン管を交換し続けるよりも、セットを買い戻す方が経済的であると判断した。[4] [g] HMVがこの問題をどのように処理したかについては、情報がない。
1938 年までに、フィリップスは以前のブラウン管の欠点を大幅に克服し、フィリップス/ミュラード MS11/1 [h]投影管を製造しました。[5]この新しい管は基本的に同様でしたが、より大きなカソードを備え、より高いビーム電流に対応できるヒーター電力を必要としました。[i] この新しい管は、以前の管の緑色の蛍光体スクリーンを保持していました。テレビ セットも 21 インチの小さな画面を備え、前年のモデルの面積の約 4 分の 3 であったため、管をそれほど強く駆動する必要はありませんでした。この後期モデルの購入者は、1939 年にテレビ放送が第二次世界大戦中中断されたため、1 年かそれ以下しか使用できませんでした。テレビの両モデルには、管の加速電圧が高いため、かなりの X 線が発生するという問題がありました。これは 1930 年代には広く問題視されていませんでした。[j]幸いなことに、この放射線のほとんどは、下向きの管からセットの底部を通過しました。
アメリカ合衆国では、第二次世界大戦の終わりにテレビ放送がより普及しました。[6] [7]戦争中にブラウン管技術が進歩し、歪みを補正できるようになったため、管の長さは短くなりましたが、12インチが依然として実用的なサイズの制限でした。しかし、12インチの管を許容できるキャビネットサイズに水平に取り付けることが可能になりました。これらのサイズ制限の結果、12インチを超える画面サイズのテレビを生産する方法として、リアプロジェクションシステムが普及しました。[8] [9] [10] 3インチまたは4インチのモノクロCRTを、その大きさにしては非常に高い加速電圧（通常は25,000ボルト[11]だが、RCAは27,000ボルトを必要とするより大きな5インチの管も製造していた。[10]）で駆動することで、この管は極めて明るい画像を生み出し、その画像はシュミットレンズとミラーアセンブリを介して、前述の初期のフィリップスシステムと実質的に同一の光学システムを使用して、通常22.5～30インチの対角サイズの半透明スクリーンに投影された。唯一の違いは、RCAが、シュミットレンズは管面の曲率を補正する必要はなく、ミラーの球面収差のみを補正すればよいことに気づき、光学的に優れた凸型スクリーンを管に使用したことである。結果として得られる画像は直視型CRTよりも暗く、非常に暗い照明の中で見る必要があった。管の駆動度合いから、この管の寿命は比較的短かった。
1946年6月にイギリスのテレビ放送が再開されたが、戦争後の資材不足のためテレビ生産の再開は遅かった。すでに述べたように、直視型ブラウン管の実質的な上限は12インチのままだった。これに対応して、1950年にフィリップス社は子会社のムラード社を通じて新型映写管MW6/2を発表した。[k] [12]ブラウン管の基本的な考え方は変わっていなかったが、サイズはわずか2インチと小型化されていた。+1 ⁄ 2インチになり、アメリカの開発の恩恵を受けて、凸面スクリーンが採用された。また、約 4 インチ短くなり、戦争中に開発されたより効率的な白色蛍光体が採用された。この管により、よりコンパクトな背面投影システムが可能になった。管は水平に設置され、以前と同様に凹面鏡に向けられたが、今回は、管用の中央穴がある平面鏡によって反射像が 90 度回転された。その後、シュミット補正レンズで上方に反射され、さらに 90 度反射されてスクリーンに照射された。 [l]
この新しい管と光学系は、以前のシステムに比べていくつかの利点がありました。セットのキャビネットを小さくすることができました。以前はスクリーンは大きな家具の上にありましたが、この新しいシステムでは、スクリーンを通常のコンソールサイズのキャビネット内の直視型テレビのスクリーンと同じような位置に配置できました。シュミットは、ミラーからの球面収差を補正する必要がありました。[m]追加の平面ミラーを使用することで、偏向コイルと焦点合わせ磁石をこのミラーの後ろの光路外に配置できるようになりました。以前は、凹面ミラーが管のスクリーンよりもいくらか大きいため、それらが画像を部分的に遮っていました。管を収納する光学ボックスも、管によって生成される X 線を遮るように設計されていました。光学ボックスは15 年にわたって 3 つのバージョンで製造されました。+1 ⁄ 2、17+3 ⁄ 4と19+リアプロジェクション方式の真空管は、 7 ⁄ 8インチ（対角）スクリーンで使用できました。さらに2つのサイズがあり、44インチまたは52インチのスクリーンに前面投影できます。 [13]違いは、凹面鏡に対する真空管スクリーンの位置と、シュミットレンズの光学特性だけです。この新しいシステムでは、暗い場所でも十分に明るい画像が得られました。しかし、真空管スクリーンの画像が明るく、依然として強力に駆動されていたため、真空管の寿命は当時の直視型真空管に比べて大幅に短くなりました。リアプロジェクションセットでは、寿命中に少なくとも1～2本の交換用真空管が必要になります。この不便さは、生産量が多かったことと、交換がかなり簡単だったことから、大型の直視型に比べて真空管が比較的安価だったことで、ある程度相殺されました。
1950 年代に入ると、ブラウン管技術に大きな進歩がいくつかありました。 管球にスクリーンの外側を鋼鉄バンドで巻き付けて爆縮を防ぐことで、より大きな管径を製造できるようになりました。 これらのスクリーンの偏向収差の補正が改善されたため、偏向角を大きくすることができ、その結果、一定のスクリーン サイズで管を短くすることができました。 さらに、以前の回路の電力を消費することなく、必要な大電流を生成できる、はるかに単純な偏向システムが開発されました。 1956 年までに、ほぼ長方形の管を製造する能力が開発されました。 これは、プレストレスによって容易になりましたが、大気圧に耐えるために壁を凸型にする必要がありました。[14] 17 インチは、当時の最大サイズでしたが、リア プロジェクション技術を当面時代遅れにするのに十分な大きさでした。 戦後の優れた白色蛍光体とより高い加速電圧を使用して、[n]テレビはより大きく、より明るくなりました。
テレビ技術が発達し、画質が向上するにつれて、ブラウン管のサイズの制限が再び問題となった。管の長さが短く、画面サイズが大きいものも利用可能であったが、当時の直視型ブラウン管の能力を超えた画像サイズを実現するために、リアプロジェクションシステムへの関心が再び高まった。現代のカラーリアプロジェクションテレビは1970年代に市販されたが、[15] [16] [17]、当時は直視型CRTの画像鮮明度に匹敵するものがなかった。
プロジェクション テレビは、すでにサイズが大きいため、直視型 CRT や特に奥行きが制限されるフラット パネルと比べて、より大きなスピーカーやより強力な内蔵オーディオが搭載されることがあり、さらに、基本的なサラウンド サウンド処理や、サウンド バーに似たSRS LabsのSound Retrieval System (SRS)などのエミュレーターが搭載されることもありました。
開発の歴史
2000年代初頭には、かさばるにもかかわらず、より高価なLCDやプラズマ フラットパネルの代替品として人気があったが、価格の低下とLCDの性能向上により、ソニー、フィリップス、東芝、日立はリアプロジェクションテレビをラインナップから外した。[18] [19] サムスン、三菱、プロスキャン、RCA、パナソニック、JVCは、LCDテレビが標準になった後に市場から撤退した。
初期のリアプロジェクションテレビは大きかったため壁に取り付けることができず、フラットパネルの消費者のほとんどはテレビを壁に掛けることはなかったが、壁掛けが可能であることは重要なセールスポイントと考えられていた。[20] 2007年6月6日、ソニーは70インチのリアプロジェクションSXRDモデルKDS-Z70XBR5を発表した。これは前モデルより40%スリムで、重量は200ポンドで、壁に取り付けることも可能だった。しかし、2007年12月27日、ソニーはRPTV市場から撤退することを決定した。[21] [22] [23]三菱は2009年に壁掛け可能なリアプロジェクションテレビLaserVueシリーズの提供を開始した。[24]
初期のRPTVは、基本的には内蔵スクリーンに投影するためのミラーを備えたCRTプロジェクターでした。重量が重く、最大500ポンドでした。[25] CRTを使用しない最初のRPTVは2002年に発売され、DLP、LCD、LcOSテクノロジーを使用しており、UHPランプが必要でした。プロジェクターやRPTVで使用されるUHPランプは、使用すると暗くなるため、定期的な交換が必要です。最初の壁掛け式RPTVは2003年にRCAによって発売されました。最初のDLP 1080p RPTVは2005年に三菱によって発売されました。光源としてUHPランプの代わりにLEDを使用した最初のRPTVは、2006年にサムスンによってリリースされました。プラズマランプを使用したRPTVは、2007年にパナソニックによってリリースされました。[26] [27] UHPランプまたはLEDの代わりにレーザーを使用した最初のRPTVは、2008年に三菱によってLaserVueとしてリリースされました。サムスンは2008年までに市場から撤退し、利益率の低さと人気のため2012年に停止するまで、三菱がRPTVの唯一のメーカーとなりました。[28]
種類
プロジェクションテレビはプロジェクターを使用してビデオ信号から小さな画像またはビデオを作成し、この画像を表示可能なスクリーンに拡大します。プロジェクターは明るい光線とレンズシステムを使用して、画像をはるかに大きなサイズに投影します。フロントプロジェクションテレビは、スクリーンとは別のプロジェクターを使用し、プロジェクターはスクリーンの前に配置されます。リアプロジェクションテレビのセットアップは、いくつかの点で従来のテレビのセットアップに似ています。プロジェクターはテレビボックス内に収納され、スクリーンの後ろから画像を投影します。スクリーンはフレネルレンズにすることができます。[29] [30] [31]
以下は、プロジェクターの種類と画像（投影前）の作成方法によって異なる、さまざまなタイプのプロジェクション テレビです。
- CRT プロジェクター: 小型のブラウン管は、従来の CRT テレビと同じ方法で画像を作成します。つまり、電子ビームを蛍光体でコーティングされたスクリーンに照射し、その画像を大型スクリーンに投影します。これは、ブラウン管のサイズの限界である約 40 インチを克服するために行われます。通常は、赤、緑、青の 3 つの CRT が使用され、投影された画像で色が正しく混ざるように配置されます。
- LCD プロジェクター: ランプは、個々のピクセルで構成された小さな LCD チップを通して光を透過し、画像を作成します。LCD プロジェクターは、ミラーを使用して光を取り込んで 3 つの別々の赤、緑、青のビームを作成し、3 つの別々の LCD パネルに通します。液晶は、電流を使用して操作され、通過する光の量を制御します。レンズ システムは、3 つの色のビームを取り込んで画像を投影します。
- デジタル ライト プロセッシング(DLP)プロジェクター: DLP プロジェクターは、デジタル マイクロミラー デバイス(DMD チップ)を使用して画像を作成します。DMD チップの表面には、それぞれが画像の 1 つのピクセルに対応する微細なミラーの大きなマトリックスが含まれています。各ミラーを回転させて光を反射し、ピクセルを明るく表示したり、ミラーを回転させて光を別の場所に向け、ピクセルを暗く表示したりできます。ミラーはアルミニウム製で、軸ヒンジで回転します。ヒンジの両側には電極があり、静電引力を使用してミラーの回転を制御します。電極は各ピクセルの下にあるSRAMセルに接続され、SRAM セルからの電荷がミラーの動きを駆動します。色は、回転するカラー ホイール (シングル チップ プロジェクターで使用) または 3 チップ (赤、緑、青) プロジェクターのいずれかによって画像作成プロセスに追加されます。カラー ホイールはランプ光源と DMD チップの間に配置され、通過する光が色付けされてミラーで反射され、暗さのレベルが決定されます。カラー ホイールは、赤、緑、青のセクターと、明るさを制御するか 4 番目の色を含めるための 4 番目のセクターで構成されています。シングル チップ配置のこの回転するカラー ホイールは、赤、緑、青の発光ダイオード (LED) に置き換えることができます。3 チップ プロジェクターは、プリズムを使用して光を 3 つのビーム (赤、緑、青) に分割し、それぞれを独自の DMD チップに向けます。3 つの DMD チップの出力は再結合されてから投影されます。
注記
- ^ 使用された240ラインと405ラインのシステムは、現代の基準では「高解像度」とはみなされないが、当時の状況ではそうであった。
- ^ ドイツは1934年にテレビ信号を放送していたが、これは180回線のシステムだった。
- ^ 管番号は、M-磁気焦点、S-緑色蛍光体、11-管の画面端の直径（センチメートル）で構成されていました。当時のイギリスでは、テレビのサイズを画面サイズの対角線で指定するのが一般的でした。したがって、MS11は4インチのテレビでしたが、+1 ⁄ 2インチの管は、当時の文献では 4 インチの管と説明されていたでしょう。対照的に、アメリカではテレビのサイズをブラウン管全体の外径で測りましたが、映写機ではスクリーンの対角線を使用していました。イギリスは、戦後テレビ製造が再開されると、この原則を採用しました。テレビのサイズは、米国と英国の両方で (現在も) インチで指定されています。他の場所では、サイズはセンチメートルで表されているかもしれませんが、テレビのモデル番号は通常、そのインチ単位を示しています。
- ^ オランダのフィリップス社はイギリスのムラードバルブ社を所有していた。
- ^ これらはもともと天体望遠鏡用に設計されたもので、歪みのない放物面鏡の代わりに球面鏡を使用できるようにするために製造コストが高かった。シュミット レンズは、像の球面歪みを補正することで焦点を合わせやすくした。レンズの存在によって像が分散し、補正されていない放物面鏡に比べて解像度が低下するため、望遠鏡では使用されなくなった。投影型テレビでは像の解像度が低いため、これは問題にはならなかった。
- ^ 1937 年の経験則として、直視型テレビのブラウン管の加速電圧は、通常、直径 1 インチあたり約 400 ボルトで、1,000 の位に丸められます。したがって、9 インチのブラウン管の加速電圧は 4,000 ボルトでした。
- ^ フィリップスがチューブの交換にかかる人件費を支払ったかどうかは不明です。当時の英国では消費者法で人件費の支払いは義務付けられておらず、そのため保証ではそのような費用は一般的に除外されていました。
- ^ 「/1」は、この真空管が電気的にも光学的にもオリジナルの MS11 と非常によく似ていることを意味します。ただし、初期のセットでは、必要なヒーター電流が大きかったため、後者を前者の代わりに使用することはできませんでした。
- ^ 最大ビーム電流は 2mA と指定されていましたが、これは 25,000 ボルトで 50 ワットの電力を表しています。
- ^ 当時、自宅でX線を撮影し、写真を撮るために必要な機器は、1938年にはすべての良質なおもちゃ屋から自由に購入できました。
- ^ 単純な MW6 というものは存在しませんでした。管タイプの「W」は、蛍光体が白色になったことを示しています。「6」は直径約 6 センチメートルを意味します。管番号の「/2」の部分は、管が名目上 2 インチ管であることを示している可能性があります。「/1」は存在しませんでした。ただし、これは標準的な方法にはなりませんでした。フィリップス/ミュラード社がより新しく大きな管を導入すると、最初の数字はセンチメートル単位の管サイズを示すようになり、2 番目の数字 (ハイフンで区切られる) は物理的な側面とは関係がなくなり、同じサイズで特性が異なる管を区別するだけになったためです。
- ^ 光学系の詳細については、こちらをご覧ください[13]
- ^この同じ技術は後に ハッブル宇宙望遠鏡の欠陥のある鏡の形状を修正するために使用された。
- ^ 1956 年までに、加速電圧は管径または対角線 1 インチあたり 1,000 ボルト (千の位に丸め) であることが経験則となっていました。これは 1930 年代と 1940 年代の 1 インチあたり 400 ボルトから上昇したものです。
参照
参考文献
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- ^ [2] フィリップス 1938年プロジェクションテレビ
- ^ [3] ムラードMS11/1データシート
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さらに読む
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- 2. レンズシステムの 5 つの収差。AE Conrady。Monthly Not。Roy。Astron。Soc。79。60-66。1918。
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- 4. プロジェクションテレビ受信機。パート 1、2、3、4、5。Philips Tech. Review。第 10 巻 1948/49、pp.69、97、125、307、364、p.286。
- 5. プリズムとレンズ製造。Twyman。Hilger and Watts 出版、1952 年。光学機器。ロンドン会議議事録、1950 年。
- 6. シュミット光学システム用補正プレートの製造。フィリップス技術評論。第9巻、第12号、1947年、349ページ。
- 7. 広角ミラーのテスト。HW Cox。英国天文学協会誌、第56巻、p.111。
- 8.B・シュミット。ミット。ハム。ベルゲドルフのシュテルンヴァルテ。 7、No.36、1932年。[ドイツ語]